Исполнительные элементы систем автоматики классификация и общие характеристики исполнительных элементов классификация исполнительных элементов

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА


1. Классификация электромагнитов
Электромагнит (ЭМ) является наиболее распространенным преобразователем электрического сигнала в механическое движение. ЭМ получили применение в качестве приводных или управляющих устройств в ряде механизмов, электрических аппаратов и реле, например в подъемных и тормозных устройствах, приводах для включения и выключения коммутационных аппаратов, электромагнитных контакторах, автоматических регуляторах, приводах для включения и отключения механических, пневматических, гидравлических цепей, а также для сцепления и расцепления вращающихся валов, открывания и закрывания клапанов, вентилей, заслонок, золотников на небольшое расстояние до нескольких миллиметров с усилием в несколько десятков ньютонов.
По назначению различают электромагниты:
удерживающие, которые служат для фиксации положения ферромагнитных тел (например, электромагниты, предназначенные для подъема предметов из ферромагнитного материала, электромагнитные плиты для фиксации деталей на металлообрабатывающих станках, электромагнитные станки). Эти ЭМ не совершают работы, от них требуется лишь определенная сила, на которую они рассчитываются;
приводные, которые служат для перемещений исполнительных устройств (например, клапанов, золотников, заслонок, железнодорожных стрелок), а также используются в контакторах, электромагнитных муфтах и др. Эти ЭМ совершают определенную работу и поэтому рассчитываются на определенную силу и перемещение;
специальные, которые используются в ускорителях элементарных частиц, медицинской аппаратуре и др.
По роду тока в обмотке различают ЭМ постоянного и переменного токов. ЭМ постоянного тока делят на нейтральные, не реагирующие на полярность управляющего сигнала, и поляризованные, реагирующие на полярность сигнала (когда на якорь действуют два независящих друг от друга потока).
По конструктивному исполнению различают следующие типы ЭМ.
Клапанные — с внешним притягивающим якорем (рис.2, а...г), при этом магнитные системы могут иметь различную форму:
П-образный магнитопровод и сердечник круглого сечения;
П-образнй магнитопровод и плоский якорь-ярмо;
Ш-образный магнитопровод и сердечник круглого сечения;
цилиндрический магнитопровод.
В клапанных ЭМ происходит небольшое перемещение якоря (несколько миллиметров), благодаря чему они развивают большие усилия и имеют высокую чувствительность.
Прямоходовые — с поступательным движением якоря. Используются они, как правило, в виде соленоидов и поэтому часто называются соленоидными ЭМ (рис.2, д, ё). Прямоходовые ЭМ имеют большой ход якоря, меньшие, чем клапанные, размеры и большее быстродействие, однако чувствительность у них меньше.
По своему назначению прямоходовые ЭМ выполняются в двух вариантах:
с неподвижным сердечником — «стопом» (см. рис.2, д, е);
без сердечника со сквозным отверстием по оси катушки — так называемые длинноходовые электромагниты (см. рис.2. е, показан пунктиром).
ЭМ с неподвижным сердечником создает большое усилие, значение которого возрастает по мере приближения якоря к сердечнику. Длинноходовые системы позволяют получить относительно большой ход якоря (до 200 мм) за счет удлинения катушки.

Рис.2. Нейтральные электромагниты различных конструкций:
а ... г — клапанные; д, е — прямоходовые; ж, з — с поперечным движением якоря; 1— сердечник;
2 — якорь; 3 — полюсный наконечник; 4 — катушка; 5 — ярмо; 6 — направляющая трубка;
7 — пружина; 6 — начальный воздушный зазор

Эти ЭМ применяются в установках, работающих в режиме кратковременной нагрузки, т.е. когда ток, проходящий через катушку, имеет большое значение, но не вызывает ее перегрева.